ניסוי מסלסון ושטאל

שלושת המודלים לאופן שכפול ה-DNA

הניסוי של מסלסון ושטאל הוא ניסוי שערכו מת'יו מסלסון ופרנקלין שטאל ב-1958, כדי לבדוק את ההשערה שהכפלת ה-DNA היא סמי-קונסרבטיבית. הכפלה סמי-קונסרבטיבית משמעותה שכאשר דו-גדיל DNA שוכפל, כל אחד משני הדו-גדילים מכיל גדיל אחד מהסליל המקורי וגדיל חדש שסונתז. הניסוי נחשב לניסוי קלאסי ואלגנטי ואחד החשובים בהיסטוריה של הביולוגיה.

החוקרים ביססו את הניסוי על העובדה שחנקן מהווה מרכיב משמעותי מה-DNA. האיזוטופ הנפוץ של חנקן הוא ¹⁴N, אך DNA עם האיזוטופ הכבד יותר ¹⁵N מסוגל גם הוא להתקיים.

החוקרים גידלו במשך מספר דורות חיידקי E.coli על מצע המכיל ¹⁵N. כתוצאה מכך נוצרו חיידקים בעלי DNA כבד מהרגיל, לאחר מכן נלקחו חיידקים שה-DNA שלהם מכיל רק ¹⁵N והועברו למצע המכיל ¹⁴N, שם אפשרו להם להתחלק פעם אחת בלבד. בסיום ההכפלה הושווה ה-DNA שנוצר בהכפלה זו עם DNA המכיל חנקן כבד ועם DNA המכיל חנקן קל. התגלה כי צפיפות ה-DNA החדש הייתה קרובה לממוצע הצפיפות בין החנקן הקל והכבד. תוצאה זו אפשרה לשלול את מנגנון ההכפלה הקונסרבטיבי, שכן על פי שיטה זו הייתה מתקבלת תוצאה שבה חצי מה-DNA הוא כבד וחצי ממנו קל, ללא משקל בינוני. עם זאת תוצאות אלו התאימו הן למודל הסמי-קונסרביטי והן למודל האקראי. לפי המודל הסמי-קונסרבטיבי בכל סליל DNA יהיו לאחר הכפלה אחת גדיל המורכב מחנקן כבד וגדיל מורכב מחנקן קל, כך שבסך הכול תהיה צפיפותו בינונית. לפי השיטה האקראית היה מורכב כל גדיל בסליל החדש ממקטעים רבים, שחלקם מורכב מחנקן קל וחלקם מכבד, כך שהסליל כולו אף הוא בעל צפיפות בינונית.

כדי לקבוע איזה מהמודלים המוצעים הוא המתרחש בפועל, ביצעו השניים ניסוי נוסף. ראשית, גידלו שוב חיידקים במצע המכיל ¹⁵N במשך מספר דורות, וקיבלו חיידקים בעלי DNA כבד. לאחר מכן העבירו את החיידקים, כבניסוי הראשון, אל מצע המכיל ¹⁴N ואפשרו להם הפעם לבצע שתי הכפלות. בתוצאות הניסוי התקבלו כמויות שוות של DNA בשתי צפיפויות שונות, אחת בינונית ואחת כמו של DNA שנוצר במצע של ¹⁴N בלבד. תוצאות אלו שללו את המודל האקראי, כיוון שלפיו היה מתקבל DNA בצפיפות אחת בלבד, גבוהה מעט מזו של DNA שגודל במצע ¹⁴N, הואיל וכל גדיל היה מכיל כמויות קטנות של הגדיל המקורי המורכב מ-¹⁵N. תוצאות אלו תואמות את המודל הסמי-קונסרבטיבי, חצי מהסלילים בדור השני מכילים גדיל אחד מקורי המורכב מחנקן כבד וגדיל נוסף קל, כך שהצפיפות היא בינונית, שאר הסלילים מורכבים מגדילים המכילים ¹⁴N בלבד - גדיל אחד סונתז בחלוקה הראשונה והשני בחלוקה השנייה.

כך החוקרים איששו באופן משכנע את ההשערה ששאר המודלים אינם מתרחשים בפועל בגוף החי והמודל הנכון הוא הסמי-קונסרבטיבי.

ראו גם

• שכפול DNA
• גילויים חשובים בחקר ה-DNA

לקריאה נוספת

• Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). "The Replication of DNA in Escherichia coli". PNAS 44: 671-82. PMID 16590258

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

27972773ניסוי מסלסון ושטאל